Mały robot może czyścić cząsteczki z wody i transportować komórki

Naukowcy z Eindhoven University of Technology opracowali małego robota z plastiku, który może być użyty do przyciągania i pochwytywania cząsteczek w wodzie. Może być również użyty do transportowania komórek do analizy w urządzeniach diagnostycznych.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie PNAS.

Robot

Mały robot składa się z polimerów odpowiedzialnych na światło i magnetyzm. Określany jako „bezprzewodowy polip wodny”, został zainspirowany koralem polipowym, który występuje w rafach koralowych i ma tentakule.

W świecie rzeczywistym żywe polipy mogą wykonywać specyficzne ruchy swojej łodygi, tworząc prąd, który przyciąga cząsteczki pokarmu.

Zdaniem kandydatki na stopień doktora Mariny Pilz Da Cunha, „Byłam zainspirowana ruchem tych korali polipowych, szczególnie ich zdolnością do interakcji ze środowiskiem poprzez prądy wytworzone przez siebie.”

Nowo opracowany sztuczny polip ma wymiary 1 na 1 cm, a jego łodyga reaguje na magnetyzm, a tentakule są kontrolowane przez światło.

„Połączenie dwóch różnych bodźców jest rzadkie, ponieważ wymaga delikatnego przygotowania i montażu materiału, ale jest interesujące dla tworzenia niezwiązanych robotów, ponieważ pozwala na złożone zmiany kształtu i wykonywanie zadań”, mówi Pilz Da Cunha.

Aby kontrolować tentakule, światło jest skierowane na nie z różnymi długościami fal. Przy użyciu światła UV tentakule „chwyta”, a pod wpływem światła niebieskiego „uwolnia”.

Pod wodą

Sztuczny polip jest w stanie chwytać i uwalniać obiekty pod wodą. Nowy robot jest ulepszeniem wcześniej przedstawionego przez naukowców robota do dostarczania paczek kierowanego światłem.

Lądowy robot nie mógł działać pod wodą, ponieważ polimery działają poprzez efekt fototermiczny. W przeciwieństwie do modelu podwodnego, lądowy wykorzystywał energię cieplną wytworzoną przez światło, a nie same światło.

„Ciepło rozpraszające się w wodzie sprawia, że niemożliwe jest sterowanie robotem pod wodą”, mówi Pilz Da Cunha.

Z tej wiedzy naukowcy opracowali fotomechaniczny materiał polimerowy, który może być kontrolowany tylko przez światło, bez ciepła.

Innym ważnym rozwojem tego nowego robota jest to, że może utrzymać swoją deformację po aktywacji przez światło. Po usunięciu bodźca materiał fototermiczny wraca do swojej pierwotnej postaci, ale cząsteczki w materiale fotomechanicznym przyjmują nowy stan. Dzięki temu można utrzymać różne stabilne kształty przez dłuższy czas.

„To pomaga kontrolować ramieniu chwytającym; raz gdy coś zostało pochwycone, robot może je trzymać, aż zostanie ponownie zaadresowany przez światło, aby je uwolnić”, mówi Pilz Da Cunha.

https://www.youtube.com/watch?v=QYklipdzesI&feature=emb_logo

Przyciąganie cząsteczek

Pod robotem znajduje się obracający się magnes, który pozwala łodydze na poruszanie się wokół osi.

Zdaniem Pilz Da Cunha, „Było więc możliwe przesunięcie pływających obiektów w wodzie w kierunku polipa, w naszym przypadku kropli oleju.”

Przepływ płynu może być zmieniony przez położenie tentakuli.

„Symulacje komputerowe z różnymi pozycjami tentakuli ostatecznie pomogły nam zrozumieć i uzyskać ruch łodygi dokładnie tak, jak chcieliśmy, i „przyciągnąć” krople oleju w kierunku tentakuli”, mówi Pilz Da Cunha.

Robot może działać niezależnie od otaczającej cieczy. To jest przeciwieństwem hydrożeli, które są często używane w aplikacjach podwodnych i są wrażliwe na środowisko.

„Nasz robot działa również w ten sam sposób w wodzie słonej lub zanieczyszczonej, wychwytując zanieczyszczenia z wody, łapiąc je swoimi tentakulami”, mówi Pilz Da Cunha.

Naukowcy obecnie pracują nad tym, aby różne polipy mogły współpracować, z możliwością przekazania paczki z jednego polipa do drugiego. Pracują również nad pływającymi robotami, które mogą być użyte w aplikacjach biomedycznych.